核熱火箭發動機系統循環方案分析與設計

吉 宇，毛晨瑞，孫 俊，郎明剛，石 磊

(清華大學 核能與新能源技術研究院 先進反應堆工程與安全教育部重點實驗室，北京 100084)

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深空探測是航天進步的重要方向，同時也是推動空間科技創新、提高國家政治影響力和維護國家空間利益的重要途徑。傳統的空間推進系統在進行深空探測時面臨發射規模大、任務周期長以及耗費成本高等挑戰，難以滿足未來以載人火星探測為代表的高復雜度任務需求。核熱火箭(又稱核熱推進)是一種先進的推進技術，其具有高比沖、大推力和工作壽命長等優點，在深空探測領域具有不可替代的優勢和巨大的應用潛力。

美蘇自20世紀50年代開始了對于核熱推進技術的研究，期間受政治經濟等因素影響，研究多有中斷，但迄今也取得了眾多的關鍵技術突破，并建造了大量的地面試驗裝置。進入21世紀后，美國重新評估了核火箭發動機的技術能力，并將其作為載人火星探測運載火箭上面級的首選方案，以完成2039年載人火星探測基線任務。因此，美國財政近些年來給予了持續的大力支持。我國目前在該方面研究尚處于早期階段，對于關鍵技術和核心問題識別尚不準確。因此，在面向2035年的中國航天工程科技發展需優先開展的基礎研究方向中明確指出要開展核熱推進技術理論及方法的研究。核火箭發動機系統循環方案分析與設計是核心理論問題之一，對發動機總體設計有重要意義。

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